# Stack Overflow

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## O que é um Stack Overflow

Um **stack overflow** é uma vulnerabilidade que ocorre quando um programa escreve mais dados na pilha do que foi alocado para armazená-los. Esses dados em excesso irão **sobrescrever o espaço de memória adjacente**, levando à corrupção de dados válidos, interrupção do fluxo de controle e potencialmente à execução de código malicioso. Esse problema geralmente surge devido ao uso de funções inseguras que não realizam verificação de limites na entrada.

O principal problema dessa sobrescrita é que o **ponteiro de instrução salvo (EIP/RIP)** e o **ponteiro base salvo (EBP/RBP)** para retornar à função anterior estão **armazenados na pilha**. Portanto, um atacante poderá sobrescrever esses valores e **controlar o fluxo de execução do programa**.

A vulnerabilidade geralmente surge porque uma função **copia na pilha mais bytes do que a quantidade alocada para ela**, podendo assim sobrescrever outras partes da pilha.

Algumas funções comuns vulneráveis a isso são: **`strcpy`, `strcat`, `sprintf`, `gets`**... Além disso, funções como **`fgets`**, **`read` & `memcpy`** que aceitam um **argumento de comprimento**, podem ser usadas de maneira vulnerável se o comprimento especificado for maior do que o alocado.

Por exemplo, as seguintes funções poderiam ser vulneráveis:
```c
void vulnerable() {
char buffer[128];
printf("Enter some text: ");
gets(buffer); // This is where the vulnerability lies
printf("You entered: %s\n", buffer);
}
```
### Encontrando os offsets de Stack Overflows

A maneira mais comum de encontrar stack overflows é fornecer uma entrada muito grande de `A`s (por exemplo, `python3 -c 'print("A"*1000)'`) e esperar um `Segmentation Fault` indicando que o **endereço `0x41414141` foi tentado acessar**.

Além disso, uma vez que você descobriu que há uma vulnerabilidade de Stack Overflow, você precisará encontrar o offset até que seja possível **sobrescrever o endereço de retorno**, para isso geralmente é usada uma **sequência de De Bruijn.** Que para um alfabeto de tamanho _k_ e subsequências de comprimento _n_ é uma **sequência cíclica na qual cada possível subsequência de comprimento \_n**\_\*\* aparece exatamente uma vez\*\* como uma subsequência contígua.

Dessa forma, em vez de precisar descobrir manualmente qual offset é necessário para controlar o EIP, é possível usar como preenchimento uma dessas sequências e, em seguida, encontrar o offset dos bytes que acabaram sobrescrevendo-o.

É possível usar **pwntools** para isso:
```python
from pwn import *

# Generate a De Bruijn sequence of length 1000 with an alphabet size of 256 (byte values)
pattern = cyclic(1000)

# This is an example value that you'd have found in the EIP/IP register upon crash
eip_value = p32(0x6161616c)
offset = cyclic_find(eip_value)  # Finds the offset of the sequence in the De Bruijn pattern
print(f"The offset is: {offset}")
```
ou **GEF**:
```bash
#Patterns
pattern create 200 #Generate length 200 pattern
pattern search "avaaawaa" #Search for the offset of that substring
pattern search $rsp #Search the offset given the content of $rsp
```
## Explorando Stack Overflows

Durante um overflow (supondo que o tamanho do overflow seja grande o suficiente) você poderá **sobrescrever** valores de variáveis locais dentro da pilha até alcançar o **EBP/RBP e EIP/RIP salvos (ou até mais)**.\
A maneira mais comum de abusar desse tipo de vulnerabilidade é **modificando o endereço de retorno** para que, quando a função terminar, o **fluxo de controle seja redirecionado para onde o usuário especificou** neste ponteiro.

No entanto, em outros cenários, talvez apenas **sobrescrever alguns valores de variáveis na pilha** possa ser suficiente para a exploração (como em desafios CTF fáceis).

### Ret2win

Neste tipo de desafios CTF, há uma **função** **dentro** do binário que **nunca é chamada** e que **você precisa chamar para vencer**. Para esses desafios, você só precisa encontrar o **offset para sobrescrever o endereço de retorno** e **encontrar o endereço da função** a ser chamada (geralmente [**ASLR**](../common-binary-protections-and-bypasses/aslr/) estaria desativado) para que, quando a função vulnerável retornar, a função oculta seja chamada:

{% content-ref url="ret2win/" %}
[ret2win](ret2win/)
{% endcontent-ref %}

### Stack Shellcode

Neste cenário, o atacante poderia colocar um shellcode na pilha e abusar do EIP/RIP controlado para pular para o shellcode e executar código arbitrário:

{% content-ref url="stack-shellcode/" %}
[stack-shellcode](stack-shellcode/)
{% endcontent-ref %}

### Técnicas ROP & Ret2...

Esta técnica é a estrutura fundamental para contornar a principal proteção da técnica anterior: **Pilha não executável (NX)**. E permite realizar várias outras técnicas (ret2lib, ret2syscall...) que acabarão executando comandos arbitrários ao abusar de instruções existentes no binário:

{% content-ref url="../rop-return-oriented-programing/" %}
[rop-return-oriented-programing](../rop-return-oriented-programing/)
{% endcontent-ref %}

## Heap Overflows

Um overflow não ocorrerá sempre na pilha, ele também pode ocorrer no **heap**, por exemplo:

{% content-ref url="../libc-heap/heap-overflow.md" %}
[heap-overflow.md](../libc-heap/heap-overflow.md)
{% endcontent-ref %}

## Tipos de proteções

Existem várias proteções tentando prevenir a exploração de vulnerabilidades, confira-as em:

{% content-ref url="../common-binary-protections-and-bypasses/" %}
[common-binary-protections-and-bypasses](../common-binary-protections-and-bypasses/)
{% endcontent-ref %}

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